研究人员现在能够塑造阿秒脉冲的电场。图片：Jürgen Oschwald和Carlo Callegari

化学反应是通过其各自的电子结构和动力学基本水平上确定的。在光照射等刺激的作用下，电子在液体或固体中重新排列。此过程仅需要几百个阿秒。电子对外部电场敏感，因此研究人员可以通过用光脉冲照射电子来轻松地控制它们。一旦他们在时间上塑造了阿秒脉冲的电场，研究人员就可以实时控制电子动力学。弗莱堡大学物理研究所的朱塞佩·桑松教授（Giuseppe Sansone）领导的研究小组在《自然》杂志上展示了他们如何完全塑形一个阿秒脉冲的波形。

阿秒（attosecond）1阿秒 = 10秒 = 0.000000000000000001秒

桑松解释说：“这些脉冲使我们能够研究分子或晶体中电子响应的第一时刻。具有塑造电场的能力，使我们能够控制电子运动 - 长期目标是优化电子运动的基本过程，例如光合作用或材料中的电荷分离。”

该小组由来自美国、俄罗斯、德国、意大利、奥地利、斯洛文尼亚、匈牙利、日本和瑞典的研究机构的理论家和实验物理学家组成，在意大利的里雅斯特的自由电子激光（FEL）FERMI上进行了实验。该激光器是唯一具有这种独特能力的激光器，它可以在具有完全可控相对相位的极紫外光谱范围内合成具有不同波长的辐射。

阿秒脉冲由短时间激光谐波重叠造成。科学家使用FERMI提供的振荡器产生了一组四个基本波长的激光谐波。这些设备，可操纵相对论电子束的运动，从而产生紫外线。该实验的主要挑战之一是这些相对相的测量，其特征是通过结合阿秒脉冲和红外场来获取从氖原子释放的光电子。这导致电子光谱中出现其他结构，通常称为边带。科学家们测量了每次激光发射产生的不同边带之间的相关性。最终，这使他们能够充分表征阿秒脉冲序列。

桑松说：“我们的结果不仅表明FEL可以产生阿秒级脉冲，而且由于采用了用于生成波形的方法，因此这些脉冲是完全可控的，并且具有很高的峰值强度。这两个方面代表了我们方法的关键优势。结果将影响新型自由电子激光器的规划和设计。”